Upload
others
View
5
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ
ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ DERSİ
TEMEL KAVRAMLAR
DERSİN TANITIMI
29.09.2018Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ2/57
Öğretim Üyesi:
Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü
Oda No:
MMF-A503
Tel:
213 27 77
E-Posta:
İnternet Sayfası:
https://abs.mehmetakif.edu.tr/acifci
Görüşme Saatleri:
Salı 14:00 – 16:00
Perşembe 14:00 – 16:00
Ders Saatleri:
Pazartesi 15:20 – 17:00 MMF B517
FEF-B208 213 31 52
DERSİN İÇERİĞİ
Temel Kavramlar
Seri, Paralel Direnç Devreleri
Kirchhoff Kanunları
Çevre Akımları Yöntemi
Düğüm Gerilimleri Yöntemi
Thevenin Teoremi
Norton Teoremi
Süperpozisyon Teoremi
Alternatif Akımın Temel
Esasları
Alternatif Akım Devrelerinin
Çözümleri
29.09.20183/57
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ
ÖNEMLİ HUSUSLAR
• Derste not tutulmalı
• Derse geç kalınmamalı
• Cep telefonu kullanılmamalı
• Her derse hesap makinesi ile
gelinmeli
29.09.20184/57
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ
• Elektrik Mühendisliği 101 - Electrical Engineering 101, Ashby D. Nobel Akademik
Yayıncılık (2013)
• Elektronik Mühendisliğine Giriş, editörler: Ali Okatan ve Mahmut Ün, Papatya Bilim,
(2013)
• Introduction to Electric Circuits, by Richard C. Dorf and James A. Svoboda, Wiley, 7th
edition (2006)
• Doğru Akım Devreleri ve Problem Çözümleri, Mustafa Yağımlı ve Feyzi Akar, Beta
(2002)
• Fundamentals of Electric Circuits, Charles K. Alexander and Matthew N. O. Sadiku
McGraw Hill, 5th edition (2013)
• Electric Circuits, by James W. Nilsson and Susan Riedel, Prentice Hall, 8th edition
(2007)
• Schaum's Outline of Electric Circuits, by Mahmood Nahvi and Joseph Edminister,
McGraw-Hill, 4th edition (2002)
29.09.2018
YARDIMCI KAYNAKLAR
5/57Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ
TÜRK MÜHENDİS VE MİMAR ODALARI BİRLİĞİ
• 7303 sayılı Yasa, 66 ve 85 sayılı Kanun Hükmünde Kararnamelerle değişik
6235 sayılı Yasayla 1954 yılında kurulmuştur. TMMOB tüzel kişiliğe
sahip, Anayasanın 135. Maddesinde belirtilen kamu kurumu niteliğinde bir
meslek kuruluşudur. Kuruluşunda 10 odası ve yaklaşık olarak 8.000 üyesi
bulunan TMMOB’nin, 26.01.2017 itibarıyla Oda sayısı 24, üye sayısı ise
510.559’dur.
• TMMOB çalışmalarını 24 Oda, bu odalara bağlı 213 şube ve 50 İl/İlçe
Koordinasyon Kurulu ile sürdürmektedir. TMMOB’ye bağlı odalara 91
kadar mühendislik, mimarlık ve şehir plancılığı disiplininden mezun olan
mühendis, mimar ve şehir plancıları üyedir.
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ6/57
29.09.2018
ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI
• Elektrik Mühendisleri Odası (EMO) 26
Aralık 1954 yılında 672 üye ve 6235 sayılı
TMMOB yasası uyarınca kurulmuş olup,
1982 Anayasasının 135. maddesinde
tanımlanan kamu kurumu niteliğinde meslek
kuruluşudur.
• Türkiye sınırları içinde meslek ve sanatlarını yürütmeye yasal olarak
yetkili mühendis, yüksek mühendis, yüksek mimar, mimarları örgütünde
toplayan Türk Mühendis ve Mimar Odaları Birliği içinde yer alan ve tüzel
kişiliğe sahip olan 24 odadan biridir. Elektrik, Elektronik, Kontrol ve
Biyomedikal Mühendislerini bünyesinde barındıran EMO’nun bugünkü
üye sayısı 47000’in üzerindedir.
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ7/57
29.09.2018
BURDUR MEHMET AKİF ERSOY ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ8/57
29.09.2018
BURDUR MEHMET AKİF ERSOY ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ9/57
29.09.2018
ELEKTRİĞİN KISA TARİHİ
• Elektrik sözcüğünün kaynağı, kehribar -
amber taşı (çamgiller familyasından bir
çam türünün fosilleşmiş reçinesi) anlamına
gelen Yunanca elektron sözcüğüdür.
Aristoteles'in yazılarından, elektrik ile ilgili
elimizdeki ilk yazılı belgelerin eski Yunan
filozof Tales’e ( M.Ö. 625 - M.Ö. 545 ) ait
elektriğe ilişkin önemli gözlemleri
olduğunu biliyoruz. Bu gözlemlerinde
Tales, kehribarın hafif cisimleri çekebilme
özelliği bulunduğunu saptamıştır.
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ10/57
29.09.2018
ELEKTRİĞİN KISA TARİHİ
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ11/57
29.09.2018
• Ancak araştırmalar devam ettikçe bunun sadece kehribara ait bir özellik
olmadığı ortaya çıktı ve bugünkü elektriğin temeli atıldı.
• 1600’lü yıllara gelindiğinde William Gilbert,
elektrikle alakalı bir konu olan manyetizma
ile ilgili bir araştırma yayınlamıştır. Gilbert
dünyanın küresel bir mıknatıs olduğunu ve
pusulanın ibresinin dünyanın manyetik
kutbunu gösterdiğini ortaya koyarak
manyetizma teorisine çok büyük bir katkıda
bulundu.
ELEKTRİĞİN KISA TARİHİ
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ12/57
29.09.2018
• 1891 yılında İrlandalı fizikçi George
Johnstone Stoney temel elektrik birimi
olarak ilk kez ‘‘elektron’’ sözcüğünü
önermiştir.
• 1897’de İngiliz fizikçi Joseph John
Thomson elektronu keşfetti.
Elektronları keşfinden dolayı 1906’da
Nobel Fizik Ödülü ile
ödüllendirilmiştir.
ELEKTRİKTE ÇIĞIR AÇANLAR
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ13/57
29.09.2018
• XVIII. yüzyılın en gözde buluşlarından biri,
Leyden şişesidir. Alman E. G. Von Kleist ile
Leyden (Hollanda'da bir kent) Üniversitesi
matematik profesörlerinden Pieter Van
Musschenbroek’ın 1745 ve 1746’da
birbirlerinden bağımsız olarak buldukları bu
aygıt, içine metal bir çubuk batırılmış su dolu bir
cam şişeden oluşuyordu.
Pieter van Musschenbroek (1692–1761)
• Cam şişenin izolatör rolü gördüğü
tarihteki bu ilk kondansatör (sığa),
elektriğin depolanarak çeşitli deneylerde
bir kaynak olarak kullanılabilmesine
olanak sağlıyordu.
ELEKTRİKTE ÇIĞIR AÇANLAR
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ14/57
29.09.2018
• Elektrik mekanizmasıyla ilgili çeşitli araştırmalar
yapan Franklin, elektrik yüklerindeki artı ve eksi
uçlarını keşfetmesiyle “Elektriğin Korunumu”
ilkesini ortaya attı.
• Fırtınalı bir havada uçurtma uçurarak
gerçekleştirdiği deney sonunda, şimşeğin
elektriksel olduğunu keşfetti. İki yardımcısını
elektrik çarpması sonucu kaybettiği bu deneyler
sırasında Paratoner’i de keşfetti.
Benjamin Franklin (1706–1790)
• Paratoner, havadaki elektrik yükünü toprağa aktarmayı amaçlayan araçtır.
Yıldırımdan korunmak için binaların ve evlerin gök yüzüne yakın olan
yerlerine paratoner adı verilen aletler konulur. Bu aletler kısaca toprağa
bağlanmış birer çubuktur. Topraklama sayesinde iletkene gelen yıldırım
etkisiz hale getirilir.
ELEKTRİKTE ÇIĞIR AÇANLAR
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ15/57
29.09.2018
• Elektrik yüküyle ilgili çalışmaları için 1777
yılında geliştirdiği burulma terazisi ile yükler
arasındaki elektriksel kuvvetin bağlı olduğu
değişkenleri matematiksel bir temele oturttu.
Böylelikle onun adıyla bilinen ve elektriksel iki
yük arasındaki kuvvetin, yüklerin çarpımı ile
doğru, yüklerin arasındaki uzaklığın karesiyle ters
orantılı olduğunu ifade eden Coulomb Yasası’nı
bilim dünyasına kazandırdı.
Charles-Augustin de Coulomb (1736–1806)
ELEKTRİKTE ÇIĞIR AÇANLAR
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ16/57
29.09.2018
• Alessandro Volta ilk pili icat eden İtalyan
fizikçidir. Ölümünün ardından elektrik ve
elektriği depolama yani pil alanında yapılan
gelişmelerde onun temelini attığı bu keşifin
değeri çok daha iyi anlaşılmış ve anısına
elektrik gerilim birimine “Volt” adı
verilmiştir.
• Volta kas hücrelerinin yapısındaki metal
iyonlarının ve içerisindeki sıvının elektrik
içerdiğini keşfetti. Daha sonra bu mantıkla
ilerleyerek tuzlu su çözeltisinin iki ayrı uç
kısmına çinkoyu yerleştirmiş ve elektrik
akımını elde etmiştir. 1801 yılında
gerçekleşen bu keşif Volta Pili olarak
bilinmektedir.
Alessandro Volta (1745–1827)
ELEKTRİKTE ÇIĞIR AÇANLAR
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ17/57
29.09.2018
• Elektrik ile manyetizma arasındaki ilişkiyi ortaya çıkararak
elektromanyetizmanın doğuşunu sağlamıştır.
Hans Christian Oersted (1777–1851)
ELEKTRİKTE ÇIĞIR AÇANLAR
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ18/57
29.09.2018
• Ohm Kanunu olarak bilinen, bir telden geçen
akımın, geçtiği alanla doğru orantılı ve
uzunluğuyla ters orantılı olduğunu tespit ederek
gerilim, akım ve direnç arasındaki bağlantıyı
buldu.
• 1826’da Georg Simon Ohm’un bulduğu ve
bugün OHM Kanunu olarak bilinen,
I = V / R
formülü tüm elektrik devrelerinin temelini
oluşturmuştur.
Georg Simon Ohm (1789–1854)
ELEKTRİKTE ÇIĞIR AÇANLAR
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ19/57
29.09.2018
• Elektromanyetizmayı ilk bulan kişiler arasında gösterilir. Elektrik akımı
birimi Amper onun adına ithafen verilmiştir.
André-Marie Ampère (1775–1836)
ELEKTRİKTE ÇIĞIR AÇANLAR
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ20/57
29.09.2018
• Mıknatısın elektrik akımı üzerindeki etkisini
gözlemleyerek elektrik motorunun ilkesini
buldu. 1831’de elektromanyetik indüksiyonu
gerçekleştirdi, 1833’te elektroliz kuramını
kurdu. Sonra 1843’te elektrostatikte, elektriğin
korunumu ilkesini doğruladı, etkiyle
elektriklenme kuramını ortaya koydu ve oyuk
bir iletkenin (Faraday Kafesi) elektrik etkileri
için perde olduğunu gösterdi.
Michael Faraday (1791–1867)
• Faraday, elektrik bir metal nesneye çarparsa, yalnızca nesnenin dışından
geçeceğini keşfetti. Nesnenin iç kısmı elektrikten etkilenmez. Şimşek
çakarken bir araba veya uçakta bulunan insanları güvende tutan şey budur.
Buna Faraday Kafesi adı verilmektedir.
ELEKTRİKTE ÇIĞIR AÇANLAR
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ21/57
29.09.2018
• Elektromıknatısları yaparken, öz endüktansın elektromanyetik fenomenini
keşfetti. Ayrıca Faraday’dan bağımsız olarak karşılıklı endüktansı da
keşfetti, fakat sonuçlarını ilk yayınlayan Faraday idi. Elektromanyetik
konusundaki çalışmaları elektrikli telgrafın bulunmasında temel oluşturdu.
Endüktansın birimi Henry’dir.
Joseph Henry (1797–1878)
ELEKTRİKTE ÇIĞIR AÇANLAR
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ22/57
29.09.2018
• En önemli başarısı klasik elektromanyetik teorisinde daha önceden
birbirleriyle ilişkisiz olarak gözüken elektrik ve manyetiğin aynı şey
olduğunu kendisine ait olan Maxwell denklemleriyle ispatlamıştır.
James Clerk Maxwell (1831–1879)
ELEKTRİKTE ÇIĞIR AÇANLAR
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ23/57
29.09.2018
• Elektromanyetik dalgaların varlığını kesin olarak ispatlayan bilim
adamıdır. James Clerk Maxwell’in elektromanyetik ışık teorisini
ispatlamıştır. Saniyedeki frekans çevrimi birimi, onuruna “hertz” olarak
isimlendirilmiştir.
Heinrich Hertz (1857–1894)
BİRİMLER
29.09.2018 24/57Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ
29.09.2018 25/57
Uluslar arası birimler
sistemi SI (Système
International d’Unites),
temel olarak metre,
kilogram, saniye ve amper
birimlerini kullandığı için
eskiden MKSA birim
sistemi olarak da
adlandırılırdı. Bu sistemin
temel ölçülerini oluşturan
standartlar, 1960 yılında
36 ülkenin katılımı ile
gerçekleştirilen 11.
Ağırlıklar ve Ölçüler
Genel Konferansında
belirlenmiştir.
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ
29.09.2018 26/57
İlk sütundaki büyüklüklere
“öntakı” denilir ve her
birisi 10’un bir kuvvetini
gösterir. Örneğin
kilogramdaki “kilo”
öntakısı, bu birimin, gramın
1000 (ya da 103) katı
olduğunu belirtir. Benzer
biçimde “Mega” öntakısı,
1.000.000 (106) çarpanını
gösterir.
Mega (M), ciga (G), tera
(T), peta (P) ve egza (E)
dışındaki tüm öntakılar
küçük harfle yazılır.
“bir kilo elma”
“bir kilogram elma”
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ
STATİK ELEKTRİK
29.09.2018 27/57
Elektronların çekirdek etrafında
döndükleri yörüngeler (kabuk) K,
L, M, N, O, P gibi harflerle
belirlenir.
Dış yörüngelerinde 4’ten az
elektron bulunan maddelere
iletken, 4’ten fazla elektron
bulunan maddelere yalıtkan ve 4
elektron bulunan maddelere ise
yarı iletken denir.
İletken Altın, gümüş,
bakır...
Yalıtkan Tahta, cam,
plastik, pamuk, yağ, hava…
Yarı iletken Silisyum,
germanyum…
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ
29.09.2018 28/57
• Durgun elektrik anlamına gelen statik elektrik durgun haldeki elektrik
yüklerini inceler. Elektrik yüklerinin o kadar büyük etki ve sonuçları vardır
ki hemen hemen çevremizde meydana gelen olayların çoğu elektrik
yüklerinin birbirleriyle etkileşimine dayanır.
• Statik elektriğin etkilerini günlük hayatımızda görebiliriz. Kuru havalarda
saçımızı taradığımızda veya kazağımızı çıkardığımızda çıtırtılar duyarız.
Yünlü bir kumaş parçasına sürtülen dolmakalem veya tarağın kağıt
parçalarını çektiğini, otomobillerde bir müddet yolculuk yapıldıktan sonra
otomobilin metal aksamına dokunulduğunda, çok hareket eden iki insanın
elleri birbirine dokunduğunda geçici bir elektrik şoku hissedildiğini biliriz.
Bu olayların tümü elektrostatik ile ilgili olaylardır ve elektrik yüklerinin
sıçramasıyla oluşur.
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ
ELEKTRİK YÜKÜ
29.09.2018 29/57
• Maddenin bulunduğu her yerde elektrik yükü
vardır. Çünkü elektrik yükleri atomun yapı
taşlarından birisidir.
• Elektrik yükü pozitif veya negatif yüktedir.
• Bir elektronun elektrik yükü en küçük yük
olup değeri 1,6.10-19 Coulomb’dur. (Kulon
diye okunur, C ile gösterilir.)
• 1 C = 6,3.1018 elektron veya protondur. Yani, 1 Coulomb’luk elektrik yükü
oluşturmak için 6,3.1018 adet elektron ya da proton gerekmektedir. 6,3.1018
adet elektron veya protonun meydana getirdiği yüke elektrik yükü denir ve
Q ile gösterilir.
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ
ELEKTRİK AKIMI
29.09.2018 30/57
• Elektrik yüklerinin belirli bir yöndeki hareketine elektrik akımı denir.
• Akım şiddeti birim zamanda geçen yük miktarıdır.
• Elektrik akımı I ile gösterilir ve birimi Amper (A)’dir.
• Bir iletkenden 1 saniyede 1 C’luk yük geçiyorsa iletkenden geçen akım 1
A’dir.
yükün zamana göre türevidir.𝑖 =𝑑𝑞
𝑑𝑡
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ
ELEKTRİK AKIMININ YÖNÜ
29.09.2018 31/57
• Elektron yönüyle elektrik akım yönü farklı ifadelerdir. Elektron yönü (-)’den
(+)’ya, elektrik akım yönü ise (+)’dan (-)’ye doğrudur.
• Üretecin pozitif yüklü ucu yüksek potansiyeli, negatif yüklü ucu ise düşük
potansiyeli gösterir. Akım, yüksek potansiyelden düşük potansiyele
doğrudur.
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ
AKIM YOĞUNLUĞU
29.09.2018 32/57
• Bir iletkenin 1 mm2 kesitinden geçen
elektrik akımına akım yoğunluğu
denir.
• J ile gösterilir ve iletken kesitlerinin
hesaplanmasında kullanılır.
𝐽 =𝐼
𝐴
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ
29.09.2018
GERİLİM (POTANSİYEL FARKI)
33/57
• Potansiyel, iş yapabilme olasılığı anlamına gelmektedir. Her yük, başka bir
yükü iterek yada çekerek iş yapma potansiyeline sahiptir. Aynı olmayan iki
yük arasında bir potansiyel farkı vardır.
• Herhangi bir A, B noktaları arasındaki
gerilim, 1 C’luk birim yükün A’dan B’ye
götürülmesiyle yapılan iştir.
• Gerilim U harfiyle gösterilir, birimi Volt’tur.
• A-B noktaları arasındaki gerilim U=UA–UB
’dir.
• 1 C’luk yükü A noktasından B noktasına götürmek için yapılan iş 1 Joule
ise A-B noktaları arasındaki gerilim 1 Volt’tur. Elektrik yükleri yüksek
potansiyelli noktadan düşük potansiyelli noktaya doğru akarlar.
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ
DİRENÇ
29.09.2018 34/57
• Bir iletkenin içinden geçen akıma karşı gösterdiği zorluğa direnç denir.
Direnç Sembolleri
• Direncin simgesi R harfidir.
• Direncin birimi Ohm’dur ve Ω (omega) ile
ifade edilir.
• Bir iletkenin direnci;
1. İletkenin kesitine bağlı ve ters orantılıdır.
2. İletkenin uzunluğuna bağlı ve doğru orantılıdır.
3. İletkenin sıcaklığına bağlı ve doğru orantılıdır.
4. İletkenin türüne bağlıdır.
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ
29.09.2018 35/57
• Bu ilişki;
R= ρ𝑙
𝐴eşitliği ile belirtilir. ρ (ro) iletkenin özdirencidir.
Kataloglarda genellikle 20 0C sıcaklık için verilir.
En iyi iletken?
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ
ÖRNEK SORU
29.09.2018 36/57
Kesiti daire olan bakırdan yapılmış iletken telin uzunluğu 90 m ve direnci 3,06
Ω’dur. Buna göre iletken telin kesitini bulunuz.
R= ρ𝑙
𝐴3,06= 0,0178
90
𝐴
A = 0,523 mm2
10 mm2 bakır telin 200 metresinin direncini hesaplayınız.
Cevap : 0,356 Ω
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ
29.09.2018 37/57
• Metalin sıcaklığı arttıkça atomların enerjileri de artar. Enerjisi artan
atomların titreşimleri de büyür. Bir insanın kalabalık ve hareketli bir
topluluk içinde topluluğu yararak geçmesinin güçleştiği gibi, titreşimleri
büyük olan atomların içinde serbest yüklerin geçişi de o nispette zor
olacaktır. Dolayısıyla sıcaklık arttıkça dirençte artar. Sıcaklıkla direnç
doğru orantılıdır.
• İletkenin sıcaklıkla direncinin değişimini veren formül aşağıdaki gibidir:
𝑅2 = 𝑅1 1 + α (𝑡2 − 𝑡1)
α1 t1 sıcaklığındaki direnç sıcaklık katsayısı
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ
29.09.2018 38/57
ÖRNEK SORU
Tungsten maddesinden yapılan bir lambanın direnci 1800 0C’de tel akkor
halinde iken 240 Ω’dur. Lambanın oda sıcaklığı 18 0C’de direnci ne kadardır?
(α = 4,5.10-3)
𝑅2 = 𝑅1 1 + α (𝑡2 − 𝑡1)
240 = 𝑅1 1 + 4,5. 10−3 (1800 − 18)
240= 9,02. 𝑅1 𝑅1 = 26,6 Ω
Uzunluğu 30 m ve kesiti 0,2 mm2 olan gümüş telin 20 0C’deki direncini
bulunuz. Bu telin direnci hangi sıcaklıkta 4 Ω olur? (α = 0,0038 1/0C)
Cevap : 2,4 Ω, 196 0C
Bir iletken telin 20 0C’deki direnci 1 Ω’dur. Bu telin 0 0C’deki ve 100 0C’deki
direnç değerlerini bulunuz. (α = 0,0038 1/0C)Cevap : 0,92 Ω, 1,3 Ω
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ
29.09.2018 39/57
• Direncin tersine; bir iletkenin içinden geçen
akıma karşı gösterdiği kolaylığa iletkenlik
denir.
• İletkenlik G ile gösterilir. İletkenliğin birimi
(ters omega, mho) veya Siemens (S)’tir.
G =1
𝑅
İLETKENLİK
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ
DİRENÇ RENK KODLARI
29.09.2018 40/57
• Sabit dirençlerin elektriksel büyüklüğü, yaygın olarak üzerlerine üretim
sonrası çizilen renk bantları yardımıyla anlaşılır. Bazı dirençlerde direnç
değeri rakam yazılarak belirtilse de piyasada yaygın olarak kullanılan
dirençlerin büyük çoğunluğu renk bantlarıyla üretilmektedir.
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ
DİRENÇ RENK KODLARI
29.09.2018 41/57
• Ölçü aleti kullanmadan direncin değerini renk bantları yardımıyla
belirleyebilmek önemlidir. Dirençler 4 ve 5 bantlı olarak üretilmektedir.
Öğrenmede kolaylık olması açısından renklerin baş harflerinden oluşan
SoKaKTa SaYaMaM GiBi Ama Görürüm tekerlemesi yaygın olarak
kullanılmaktadır.
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ
• Öncelikle ilk iki renge karşılık gelen sayısal değerleri yan yana yazılır.
(örnekte mavi:6 ve gri:8 = 68) Ardından elde edilen bu değer üçüncü
rengin çarpan değeriyle çarpılır (örnekte 68xturuncu:1000 = 68000 Ω = 68
kΩ).
DİRENÇ RENK KODLARI
29.09.2018 42/57
• ÖNEMLİ BİLGİ: Hangi rengin 1. renk olduğuna karar vermek
öğrencilerin zorlandıkları bir konudur. Tecrübeyle elde edilecek bir
yetenektir. Çoğunlukla 1. renk bandı kenara daha yakındır ve hata payı
(tolerans) bandı diğer renk bantlarından birazcık daha uzaktadır.
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ
• Öncelikle ilk üç renge karşılık gelen sayısal değerleri yan yana yazılır.
(örnekte mavi:6, gri:8 ve yeşil:5= 685) Ardından elde edilen bu değer
dördüncü rengin çarpan değeriyle çarpılır. (örnekte 685xkırmızı:100 =
68500 Ω = 68,5kΩ)
OHM KANUNU
29.09.2018 43/57
• Alıcının içinden geçen akım alıcının uçlarına uygulanan gerilimle doğru,
alıcının direnciyle ters orantılıdır. Bu tanıma Ohm Kanunu denir.
1. Akım ile gerilim doğru orantılıdır.
2. Akım ile direnç ters orantılıdır.
3. Direnç ile gerilim doğru orantılıdır.
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ
29.09.2018 44/57
Ohm Kanunu Üçgeni
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ
ELEKTRİK DEVRESİ
29.09.2018 45/57
• Elektrik devreleri; “açık devre”, “kapalı devre” ve “kısa devre” olmak
üzere üçe ayrılırlar:
Açık Devre
• Elektrik devresindeki anahtarın açık durumda olduğu ve devreden akımın
geçmediği, alıcının çalışmadığı devrelere denir.
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ
29.09.2018 46/57
Kapalı Devre
• Devreyi kumanda eden anahtar kapalı durumda iken devreden akım geçer
ve alıcı çalışır, bu durumdaki devreye kapalı devre denir.
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ
29.09.2018 47/57
Kısa Devre
• Anahtar kapalı durumda iken herhangi bir nedenle elektrik akımı alıcıya
ulaşmadan devresini kısa yoldan tamamlıyorsa bu devreye kısa devre
denir.
• Diğer bir ifadeyle, akımın dirençsiz yolu tercih etmesine kısa devre denir.
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ
29.09.2018 48/57
• Şekilde K anahtarı kapatılırsa, akım dirençsiz yoldan gider. Dolayısıyla
lambanın üzerinden giden akım artık lamba üzerinden gitmez ve lamba
söner.
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ
29.09.2018 49/57
• Basit bir elektrik devresi 3 kısımdan oluşur:
1. Kaynak (Üreteç): Elektrik devresindeki alıcıların çalışabilmesi için
gerekli olan elektrik enerjisini üreten devre elemanıdır. Pil,
akümülatör, jeneratör, alternatör…
2. Yük (Alıcı, Almaç): Elektrik enerjisini tüketerek çalışan, yani
elektrik enerjisini başka enerjilere dönüştüren cihazlardır. Lamba, ütü,
elektrik motorları…
3. İletken: Elektrik akımının üzerinden geçtiği, gerilim kaynağı ile
alıcıyı birleştiren kablolardır.
• Bir elektrik devresinde, devredeki akımı ölçen Ampermetre, gerilimi
ölçen Voltmetre gibi ölçü aletleriyle birlikte devrenin açılıp kapanmasını
sağlayan bir Anahtar ve devreyi aşırı akımdan koruyan bir Sigorta
bulunabilir.
Ampermetre devreye seri bağlanır.
Voltmetre devreye paralel bağlanır.
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ
ELEKTROMOTOR KUVVET (EMK)
29.09.2018 50/57
• Pil, akü gibi üreteçlerin içinde kullanılmaya hazır bir enerji vardır.
İçerisinde mekanik, kimyasal veya başka çeşit enerjiyi elektrik enerjisine
dönüştüren düzeneklere elektromotor kuvvet (emk) kaynakları denir.
• Örneğin pil ve akümülatörler kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine
dönüştürürler. Üretecin, bir q yükünü devrede dolaştırmak için harcadığı
enerji, o üretecin elektromotor kuvveti (emk) olarak tanımlanır. E ile
gösterilir. Birimi Volt’tur.
• Bir başka deyişle elektromotor kuvvet (emk); elektrik devrelerinde,
devrenin açık olduğu ve devreden elektrik akımı çekilmediği durumda
devredeki kaynağın iki kutbu arasındaki potansiyel farka verilen addır.
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ
ELEKTRİK ENERJİSİ VE GÜCÜ
29.09.2018 51/57
• Bir cisme kuvvet uygulandığında cisim kendi
yönü ve doğrultusunda hareket edebiliyorsa iş
yapıyor demektir. Bir cismi yatay yol boyunca
hareket ettiren kuvvet, bir ucu sabit bir yayı
sıkıştıran kuvvet, lastik şeridi uzatan kuvvet iş
yapar. Durmakta olan bir kamyonu tek başına iten bir kişi kamyonu harekete
geçiremez, fakat yorulur. Kamyonu iten kişi fiziksel anlamda iş yapmaz.
• Şekilde bir cisim F kuvveti ile yatay bir sürtünmesiz bir yerde l kadar yer
değiştirmiştir. Burada yapılan iş; W = F.l’dir.
F = Newton (N) cinsinden kuvvet,
l = metre cinsinden cismin yer değiştirmesi,
W = N.m veya Joule (J) cinsinden kuvvetin yaptığı işi
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ
29.09.2018 52/57
• İş yapabilme yeteneğine enerji denir. Bir cisim, iş yapma yeteneğine
sahipse bunların bir enerjiye sahip olduğu söylenir. Isıtılmış buharda enerji
vardır, bir pistonu hareket ettirebilir. Uzamış bir yayda enerji vardır, bir
kapıyı kapatabilir.
• Mekanik enerji; potansiyel ve kinetik enerji olmak üzere ikiye ayrılır.
Potansiyel enerji, cisimlerin konumları nedeniyle sahip olduğu enerjidir.
Kinetik enerji ise hareket halindeki cisimlerin sahip olduğu enerjidir.
• İş yapmak kadar o işi kısa zaman içerisinde yapmakta önemlidir. Birim
zamanda yapılan iş miktarına güç denir.
Güç =İş
𝑍𝑎𝑚𝑎𝑛𝑃 =
𝑊
𝑡
• Gücün birimi Joule / Saniye veya Watt (W)’tır. Güç P harfiyle gösterilir.
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ
29.09.2018 53/57
• Bir elektrik devresinde iş, elektrik yükünün (Q) bir potansiyel fark (U)
kullanılarak taşınması ile ilgilidir. Buna göre işin tanımından yola çıkılarak
elektrik devresindeki iş eşitliği,
W = U.Q
olarak yazılır. Bu eşitlikte W, Joule olarak iş, U, Volt olarak gerilim ve Q,
Coulomb olarak elektrik yüküdür. Elektrik yükü yerine eşiti yazılırsa iş
eşitliği,
W = U.I.t
olarak bulunabilir. Buradan,
elektrik güç formülü elde edilir.
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ
29.09.2018 54/57
• Bir elektrik devresinde gücün akım, gerilim ve dirençle olan ilişkisini elde
etmek için, güç eşitliğindeki akım ve gerilim yerine Ohm Kanunu
eşitlikleri koyularak,
eşitlikleri de yazılabilir.
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ
29.09.2018 55/57
• Elektrikte Horse Power olarak anılan ve HP ile sembolize edilen başka bir
güç birimi de Beygir Gücü’dür. Bir saniyede 746 Joule’lük iş yapan
motorun gücü 1 beygir gücüne eşittir.
1 HP = 746 W
• Elektrik faturalarından da görülebileceği gibi elektrik enerji birimi
kilowatt-saat (kW-h) olarak ifade edilmektedir. kW-h ifadesinde güç birimi
kilowatt (kW), zaman birimi olarak da saat (h) alınmıştır.
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ
29.09.2018 56/57
ÖRNEK SORU
Direnci 10 Ω olan bir elektrikli ısıtıcı 220 V’luk bir doğru akım kaynağına
bağlanmıştır. Buna göre;
a) Isıtıcıdan geçen akımı,
b) Isıtıcının gücünü,
c) Isıtıcının 10 saniyede vereceği ısı enerjisini,
d) Bu ısıtıcı 2 saat kullanıldığında kW-h’i 80 TL’den kaç TL’lik elektrik
enerjisi sarf etmiş olur?
a) 𝐼 =𝑈
𝑅=
220
10= 22 𝐴 b) P = U.I = 220.22 = 4840 W
c) W = P.t = 4840.10 = 48400 Joule
d) P = 4840 W = 4,84 kW W = P.t = 4,84.2 = 9,68 kW-h
1 kW-h’i 80 TL olursa
9,68 kW-h’i x x = 774,4 TL olur.
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ
29.09.2018 57/57
60 W’lık bir ampül 220 V’luk şehir şebekesine takılarak 4 saat çalıştırılıyor.
a) Ampülün şehir şebekesinden çektiği akımı bulunuz.
b) Ampülün direncini bulunuz.
c) Gelen elektrik faturalarında 1 kW-h’lik enerji 80 TL ise elektrik
borcunuzun ne kadar olacağını hesaplayınız.
Cevaplar : a) 272 mA b) 806,67 Ω c) 19,2 TL
Elektrik-Elektronik Mühendisliğine Giriş, Dr. Öğr. Üyesi Ahmet ÇİFCİ